毕业设计10超声波液位控制系统89C51单片机

1 目 录 1绪论 2硬件结构 2.1 核心元件 单片机 2.2超声波探头结 构与测距原理 3.课题设计过程 3.1课题分析 3.2方法论证 3.2.1 键盘模块论证 3.2.2 发射、接受模块论证 3.2.3 驱动和动态显示模块论证 3.2.4 驱动水泵模块论证 3.2.5 单片机模块论证 3.3方案实现 3.3.1 键盘模块设计 3.3.2 发射、接受模块设计 3.3.3 驱动和动态显示模块设计 3.3.4 驱动水泵模块设计 3.4调式 3.4.1硬件电路调试 3.4.2系统软件调试 3.4.3系统综合调试 4.总结 4.1提出常遇到的问题 4.2如何解决问题 结论 谢辞 参考文献 附录 附录 附录 C 2 超声波液位控制系统 摘要： 本设计利用超声波指向性强，能力消耗缓慢，在介质中传播距离较远，利用超声波检测往往速度比较快，方便、计算简单、精度高、性能强、易于做到实时控制。本超声波液位控制系统采用了 89C51单片机为核心，利用它直接产生 40Khz的超声波振荡，经三极管放大，驱动超声波发射器，由接收放大电路放大，送 89C51 检测回波，计算收发的时间差，算出距离，处理后送显示电路显示液位高 度，同时控制继电器驱动泵电路，从而驱动水泵，使液位得到合适的位置。本超声波液位控制系统还有个最大的特点，能可以用键盘来设置你所要的高度，而且体积小、重量轻、拆装方便，可以适应各种各样的场合。 关键词： 单片机 ;超声波 ;液位控制 3 1.绪 论 在这个高科技、高信息的时代里，科技是主流，信息是源泉。为了能适宜这个社会，高科技的产品就不断诞生。因此要大量的人才，去开发和创造高科技产品。 随着时代的不断进步， 液位控制系统也 迅速地得到应用和提高，在目前也基本完善，大到工业、农 业，小到小区、家庭。超声波液位控制系统解决了以往做不到的事，节省了大量的时间，节约了宝贵资源，保证了国家财产，如水库、水塔、炼油等应用领域。为了让更多的人掌握和应用该系统，本课题提出以基础为准，单片机为核心内容，掌握超声波的测距原理和超声波内部结构，通过超声波测距原理，在深入掌握液位控制系统，最后综合整个液位控制系统，熟练掌握超声波液位控制系统的调节与设置。 2.硬件结构 2.1 核心元件 单片机 整个的电路都由单片机来控制实现。 所谓单片机就是单片微型计算机，是将微机的主要组成部分（包括中央处理器 CPU、一定容量的存储器 RAM和 ROM，以及输入输出 I/O接口电路等）集成在一块芯片上的计算机 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C51具有下列主要性能 ： 。 4KB可改编程序 Flash存储器 （可经受 1， 000次的写入 /擦除周期） 。全静态工作： 0Hz24MHz 。三级程序存储保密 。 128*8字节内部 RAM 。 32条可编程 I/O线 。 2个 16位定时器 /计时器 。 6个中断源 。可编程串行通道 。片内时钟振荡器 另外， AT89C51是用静态逻辑来设计的其工作频率可下降到 0Hz,并提供两种可用软件来先择的省电方式 空闲方式（ Idle Mode）和掉电方式（ Power Down Mode）。在空闲方式中， CPU停止工作，而 RAM、定时器 /计数器、串行口和中断系统都继续工作，在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被 “冻结 ”，使一切功能都暂停，只保存片内 RAM中的内容，真到下次硬件复位为止。 引脚说明 如图 2.1 EA/ VP31X119X218R ES ET9RD17WR16IN T012IN T113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P SEN29A LE/P30TXD11R XD10 4 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：分时复用的地址 /数据总线 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口。 P2口：地址总线。 P3口：双功能总线即地址总线和控制总线。 在 AT89C51中， P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能见表一。 表 2.1 端口引脚 兼用功能 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INT0(外部中断 0) INT1(外部中断 1) T0(定时器 0的外部 输入 ) T1(定时器 1的外部输入 ) WR(外部数据存储器写选项 ) RD(外部数据存储器读选通 ) 在对 Flash编程或程序验证时， P3还接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 2.2 超声波探头结构与测距原理 2.2.1 超声波发生器 为了研究和利用超声波 ,人们已经设计和制造了许多超声波发生器。总体上讲 ,超声波发生器可以分两类 :一类是用电气方式和产生超声波 ,另一类是用机械产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。他们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常见的是压电式超声波发生器。 2.2.2 压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图 1 所示，它有两个压电晶体片和一个共振 板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶体片的固有振动频率时，压电晶体片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶体片作振动，将机械能转化为电信号，这时它就成为超声波接收器了 5 2.2.3 超声波测距原理 超声波发生器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停 止计时。超声波在空气中传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以算出发射点的距障碍物的距离（ s），即 s=340t/2，这 就是所谓的时间测距法。（渡越时间法 ） 3.系统设计 3.1 课题分析 本课题主要的核心是单片机，根据超声波测距的原理，再加上一些外部元件和相应的程序即可实现。见框图 4.1和原理图 4.2 图 4.1 超声波液位控制系统框图 单片机 键盘 接收 发射 驱动显示 驱动水泵 6 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 5 1 A HD12D23D34D45D56D67D78D89Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712Q811E11E219U37 4 L S 5 4 1R 1 01 0 0R 1 11 0 0R 1 21 0 0R 1 31 0 0R 1 41 0 0R 1 51 0 0R91 0 0abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 2R E D C AabfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 3R E D C AabfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 1R E D C AS1S W - P BS2S W - P BS3S W - P BS4S W - P BS9S W - P BS5S W - P BS6S W - P BS7S W - P BS8S W - P BS 1 2S W - P BS 1 1S W - P BS 1 0S W - P BS 1 3S W - P BS 1 4S W - P BS 1 5S W - P BS 1 6S W - P BY12 4 MC13 3 PC23 3 PQ19 0 1 3Q29 0 1 3K1R E L A Y - S P D TV C CR 1 71K+ C31 0 uR 1 62 0 0S 1 7S W - P BV C C1 2U 2 A7 4 F 0 41110U 2 E7 4 F 0 41312U 2 F7 4 F 0 43 4U 2 B7 4 F 0 456U 2 C7 4 F 0 498U 2 D7 4 F 0 4R 1 91 0 0 KR 2 01 0 0 KR 2 11KR 2 21KR 2 32 0 KR 2 41 0 KV C C1234J1C O N 4C4 1 0 0 0 u F1 32V VG N DIN O U TU47 8 L 0 5C71 0 0 u FV C CD0D1D2D3D4D5D6D0D1D2D3D4D5D6R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7D7 D7R81 0 K x 8V C CC94 7 u FC84 7 u FR 1 86 8 0D11 N 4 0 0 1D31 N 4 0 0 1D51 N 4 0 0 1D41 N 4 0 0 1D21 N 4 0 0 1D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7123J4C O N 3C50 .1 u FC60 .1 u F11221122C 1 04 7 u F图 4.2 超声波液位控制系统原理图 3.2 方案论证 通过图 4.1 所示分析该电路有键盘、发射、接 受、单片机、驱动显示、驱动水泵等 6 个模块组成超声波液位控制系统，各部分的功能分析如下。 3.2.1 键盘模块论证 键盘的任务是用来设定液位的最高点和最低点的值。如果不用键盘设置固定参数，那么就谈不上是液位控制了。所以说键盘设置绝定整个系统好坏的关键。设高了，那就等于没设，等液体到最高的时候就漏出了；设低了，当液体排泄完了还不能准确的给容器罐水。那如何准确的设定呢？其实要看容器高低了，还要看你所需的高度，不能超过容器的高度。用 16个按键组成来实现键盘。见图 4.3所示 3.2.2 发射、接受模块论证 它们是整个系统中的眼睛，能准确无误的看出液位的高度。发射模块任务是发出 40KHZ频率的超声波；接收模块任务是接收发来的超声波，一般采用压电式超声波发生器。可以选一对 UCM40T UCM40R配对超声波发生器在加上非门来实现。接收模块还采用了三级放大电路，能够放大 1000倍，使微弱的信号得到放大，来符合单片机要求的信号。见图 4.4所示 3.2.3 驱动和动态显示论证 它可是一个不普通的镜子，可以照出最后的结果，能让人直接醒目的看到他的结果，这就是它的任务。它采用了驱动集成块 74HC54和 3个数码管来实现。他显示的最大值、最小值不会超过键盘设 7 置的最大值、最小值。这里还要要特别主要数码管是共阴，还是共阳。见图 4.5 所示 3.2.4 驱动水泵论证 他的任务是驱动水泵开关，是容器里的液体得到平衡状态。它可是整个系统中的手足，采用一个继电器和一个三级管来实现，这里的续流二级管要特别注意，它是来保护继电器，消除浪涌电流。如图 4.6所示。 其接口电路是把所有显示器的 8个笔划段 a-h同名端连在一起，而每一个显示器的公共极 COM是各自独立地受 I/O线控制。 CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接 收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于 COM端，而这一端是由 I/O控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的 COM端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约 1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。 3.2.5 单片机模块论证 它是整个系统中的核心，也是整个系统的大脑。他是 处理整个系统的所以问题，前面的什么眼睛、手足等都是受它支配的，它用储存和运算、控制功能。采用一块 MCS-51 单片机来实现。见图2.1所示 3.3 方案实现 3.3.1 键盘程序设计 键盘的结构有行列式、独立式两种。见图 4.3 键盘电路采用的是行列式。键盘怎样去键值的呢？键值 =列值 *行值 如 0=11101110 1=11011110 2=10111110 程序如下： MOV P1， #0FOH MOV A， P1 MOV 50H， A MOV P1， #0FH MOV A， P1 ORL A， 50H MOV R0， #16 MOV R1， #00 MOV 50H， A MOV A， #0 MOV DPTR， #L1 L2： MOVC A， A+DPTR E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 5 1 A HS1S W - P BS2S W - P BS3S W - P BS4S W - P BS9S W - P BS5S W - P BS6S W - P BS7S W - P BS8S W - P BS 1 2S W - P BS 1 1S W - P BS 1 0S W - P BS 1 3S W - P BS 1 4S W - P BS 1 5S W - P BS 1 6S W - P B 8 CJNE A， 50H， L1 MOV A， R1 RET L1： INC R1 MOV A， R1 DJNZ R0， L2 RET 3.3.2 发射、接受程序设计 超声波 频率为 40kHz 左右的超声波在空气中传播的效率最佳；同时，为了方便处理，发射的超声 波 被调制成 40kHz 左右、具有一定间隔的调制脉冲波信号。 该测距系统 见 图 4.3 所示。由图 可见，测距系统由超声波发送、接收、时间计测 三 个部分组成。 超声波发送脉冲如图 2 所示。 40kHz 的超声波发送脉冲信号由单片机 MCS-51 的 P2.5 口送出，其脉冲宽度及脉冲间隔均由软件控制。脉冲宽度约为 125s 200s，即在一个调制脉冲内包 5 8个 40kHz 的方波 。 超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（ s） ,即 s=340t/2。图 4.4 就是超声波测距电路，设 L为容器的高， Z为容器底到液位的高度，也就是 Z=L-S 超声波接收有三级管和非门组的放大电路，因为 声的回波很弱，因而转换为电信号的 幅值也较小，为此要求将信号放大 1000 倍左右。采有三级放大 ，将放大的信号转化为电信号给单片机 P2.7口，在这时候，单片机停止计时，这样不断的循环，当液位到达最高或最低时，停止工作。见图 .所示 9 超过波从发射到接收的间隔时间的测定是由单片机内部的计数器 T1 来完成的。在调试过程中出现的发送部分与接收部分的直接串扰问题是由于换能器之间的距离不大，有部分声波未经被测物就 直接绕射到接收换能器上。从发射开始一直到 “虚假反射波 ”结束这段时间，通 过控制触发器 (74LS74) 不能触发，从而不会发中断申请，可有效躲避干扰，但也会形成所谓的 “盲区 ”。本系统的盲区约为20cm 左右。 系统最大测距误差在 8cm 左右，测距的盲区为 20cm。测距误差主要来源于以下几个方面 。 超声波波束对探测目标的入射角的影响； 超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系，所以实际测量时，不一定是第 一 回波的过零点触发； 超声波传播速度对测距的影响。稳定准确的超声波传播速度是保证测量精度的必要条件，波的传播速度取决于传播媒质的特性。传播媒质的温度、压力、密度对声速都将产生 直接的影响。因此需对声速加以修正。对于测距而言，引起声速变化的主要原因是媒质温度的变化。本文采用声速预置和媒质温度测量结合的方法对声速进行修正，可有效地消除温度变化对精度的影响 。 影响测量误差的因素很多，还包括现场环境干扰、时基脉冲频率等 。 本系统硬件简单、容易实现、测距范围比较大、测量误差可以控制在 4cm 左右。超声测距系统向上位机发送数据和下位机的数据采集相互独立，可以同时进行，保证了测距数据的实时性。 本系统 软件分两部分：主程序和中断服务程序 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 5 1 A HQ29 0 1 31 2U 2 A7 4 F 0 41110U 2 E7 4 F 0 41312U 2 F7 4 F 0 43 4U 2 B7 4 F 0 456U 2 C7 4 F 0 498U 2 D7 4 F 0 4R 1 91 0 0 KR 2 01 0 0 KR 2 11KR 2 21KR 2 32 0 KR 2 41 0 KV C CC94 7 u FC84 7 u F11221122C 1 04 7 u F 10 发射超声波程序 ： SETB P2.6 NOP ACALL CSB NOP CLR P2.6 NOP CSB: NOP NOP NOP NOP L1: NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP CPL TX NOP DJNZ R0,L1 NOP RET NOP NOP NOP NOP 超声波接受信号是由以下程序执行的： RECEIVE:CLR TR1 11 MOV 36H,TH1 MOV 37H,TL1 MOV A,37H SUBB A,0F0H JC LL LL: MOV 3EH,99H RET 3.3.3 驱动和动态显示设计 驱动有 74HC54集成块实现， D1 D8 跟单片机 P0口连，每个脚加上一个 上拉电阻， Q1 Q7 通过电阻 100分别接到每个数码管相应的脚上。见图 4.5所示 。显示数字采用查表方式 。本设计采用的是动态显示 采用 3个数码管，可以存放 3个 BCD码， BCD码显示存放在 30H。 程序如下： ORG 30H MOV A， 30H DISP: MOV DPTR， #TAB MOVC A， A+DPTR MOV P0， A SETB P2.4 ACALL D0.2S CLR P2.4 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.3 ACALL D0.2S CLR P2.3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.2 ACALL D0.2S CLR P2.2 D0.2S: PUS MOV R0,#200 L1: MOV R1,125 L2: DJNZ R1,L2 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 0 5 1 A HD12D23D34D45D56D67D78D89Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712Q811E11E219U37 4 L S 5 4 1R 1 01 0 0R 1 11 0 0R 1 21 0 0R 1 31 0 0R 1 41 0 0R 1 51 0 0R91 0 0abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 2R E D C AabfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 3R E D C AabfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 1R E D C AD0D1D2D3D4D5D6D0D1D2D3D4D5D6R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7D7 D7R81 0 K x 8V C CD1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7 12 DJNZ R0,L1 POP RET TAB: DB COH,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H,80H DB 90H,88H,83H,C6H,A1H,86H,8EH,89H,FFH 3.3.4 驱动水泵设计 如图 .所示，使继电器触顶导通，必须三级管的基极为高电平，所以 P3.7口输出高电平，水泵就打开；当 P3.7 口输出为低电平，三级管截止，继电器触点断开，水泵关闭。要打开和关闭水泵的前提， P2.6口必须有动作，还要看 P1口，如果当显示到达设定的最大值，水泵要关闭，当 显示到达设定的最小值，水泵要打开了 。 30H是显示内容 程序如下： ORG 000H LOOR： SETB P2.6 MOV P1， 30H MOV 30H,MAX CJNE 30H,P1,LOOP CLR P3.7 LOOP: JC LOOP1 CLR P3.7 LOOP1: SETB P3.7 MOV P1,30H CLR P3.7 MOV 30H,MIN CJNZ 30H,P1,LOOP2 SJMP LOOP1 LOOP2: JNC LOOP1 CLR P3.7 CLR P2.6 CLR P3.7 SJMP LOOR 3.4 调试 在单片机应用系统的硬件和软件初步设计完成的基础上，我们这次亲手焊制了电动机转速的微机测量系统的电路实物，及编制系统控制程序，并进行了此次调试。在调试的时候我们把功能互相Q19 0 1 3K1R E L A Y - S P D TV C CR 1 86 8 0D11 N 4 0 0 1 13 独立的的模块一部分一部分调试成功之后再将它们组合起来调试。下面就将硬件调试和软件调试分别进行介绍。 3.4.1 硬件电路调式 对于系统硬件电路的焊接是有所复杂的，在电路板的焊接过程中让我们学会了很多新的东西，虽然焊接电路板的过程是十分艰难的，但终于完成了硬件电路的焊接，开始了对硬件调试。硬件调试是利用各种测试器件 ,检查系统硬件中存 在的故障。 对硬件电路的调试过程及其基本步骤如下： 检查系统原理图连接是否正确。 检查焊接板图与原理图是否一致。 在安装元器件的时候对元器件是否损坏以及性能是不是符合系统的要求，检查电解电容、二极管及其它芯片的极性是否有极性反接的情况。 检查原理图与器件的 DATASHEET上引脚是否一致。 对焊接好的电路板先进行目测，然后进行仔细的检查，看焊接电路板的时候是否存在连线错误、开路 、短路现象，尤其对电路板是否存在短路问题进行了认真的检查。在设计电路板的时候我们还考虑到可靠性问题如 器件的负载问题、电源电压的滤波问题、走线和布局是否合理。 完成检测后，先空载上电，检测电路板各引脚及插件上的电位是否正常，特别是单片机引脚上的各点电位，若一切正常将芯片插入各管座，再通电检查各点电压是否达到要求，逻辑电平是否符合电路或器件的逻辑关系。 3.4.2 系统软件调试 系统软件调试是在伟福 6000软件模拟器上先通过单步调试然后进行连续调试完成的，通过单步调试了解被调试程序中每条指令的执行情况，通过分析指令的运行结果判断该指令执行的正确性，并进一步确定是由于硬件电路错误、数据错误还是程序设 计错误等引起的指令的执行错误，从而发现排除错误。 最后当系统软件调试完成后 ,将程序固化到芯片中 。 3.4.3 系统综合调试 综合调试就是让用户系统的软件在其硬件上实际运行，软件与硬件进行联合调试，从中发现硬件故障或软硬件错误。系统综合调试组要解决的问题： 软硬件是否按预定要求正常工作。 系统运行中是否有潜在的设计时难以预料的错误，例如硬件延时过长，布线不合理、时序不符合要求等。 系统的动态性能指标是否满足设计要求。 LED显示部分调试及性能分析 : 经调试，我们此系统中所用的 LED 显示屏硬件电路硬件质量可靠，引脚焊接正确，工作正常。软件部分需要调试的主要有显示屏刷新频率及显示效果两部分。显示屏刷新频率由定时器 T0的溢出率和单片机的晶振频率决定。从理论上来说， 50Hz以上的刷新率就能看到连续稳定的显示，刷新率越高，显示越稳定，同时刷新率越高，显示驱动程序占用的 CPU 时间也越多。试验证明，在目测条 14 件下刷新率 40Hz 以下的画面看起来闪烁较严重，刷新率 50Hz 以上的已基本觉察不出画面闪烁，刷新率达到 85Hz以上时再增加画面闪烁没有 明显改善。 显示效果处理程序的内容及方法非常广泛，其调试过程在此不作具体讨论，读者可对照源程序自行分析。 在此次调试中，可能由于焊制的系统实物图是用手工焊制，所以在焊制过程中可能出现焊点的 接触不良，或短路现象的出现，以及编制程序的经验的不足，调试经验的不足。导致了不少可以避 免的问题而出现了。不过经努力分析让我们解决了这道问题。 4 总 结 4.1 提出常遇到的问题 在本次课题设计中遇到一些问题，比如元器件的误差，受环境的影响，温度的影响，人为操作 不良导致的误差，软件导致的误差，布线造成的误差，总 体起来分为三类。下面我来具体分析： 元器件本身误差，最容易造成误差的是超声波发生器，选一个精确高的超声波发生器也不是一个容易的事。当本身参数不准时，发射出超声波频率在受外界干扰，接收来频率远远不准。 环境、温度造成误差，任何一个元件都有自己的技术指标和最大限制参数，如果当温度升高时，在加上元件本身工作温度，两者相加的温度远远超过最大限制温度，元件就很容易偏离正常的要求，甚至损害。所以一般耐温差的都要配个散热片。 人为造成的误差，往往是我们的经验不足和知识的缺乏。因为超声波是高频信号 ，很容易引起自激现象，所以在布线时，高频元件之间的连线越短越好，重量太大的元件应要支架 固定，不宜安装在电路上，还要注意发热的元件不能跟热敏元件放在一起 ；铜膜线应该尽量短，拐弯处应圆脚或斜脚，避免两线相互平行，以减少寄生偶合。还有整个系统是靠软件 来发挥的，编写软件直接影响了精确度，因为我们的能力还有限，但愿以后的努力。 4.2 如何解决问题 元件本身的误差是解决不了的，也只能找一个性能好的；环境、温度造成的误差也是一个比较难的解决问题，我们只能加散热片或者加风扇来降温；主要我 们要解决的问题是人物造成误差，上面也说了我们经验的不足和知识的缺乏，解决这类问题不是一件很难的事，大家都知道万事接头难，只要有恒心，有报复，一切都有希望。 结论 通过本次课题设计，我对超声波有了一定的掌握，运用了单片机的技术，两着结合得到很好的效果，更深入的掌握单片机编程，在这里老师的帮助也是很大的。总提上来讲这次设计很成功，效 15 果也不错，但是还有很多不足之处，这是没办法的，毕竟经验和知识的缺乏，我今后还会更加努力，来完成今日的不足，让这次课程有个完美的结局。 谢 辞 能成功的完成本次课题设 计，多亏指导老师的帮助和指导。 你的严谨学风和渊博知识使本人受益匪浅，在此表示诚挚的敬意和由衷的感谢，同时要感谢系领导和老师给我们提供了良好的环境和热心指导。 在一次感谢各位领导和系老师在百忙中评阅我的论文，希望老师多多赐教。 最后感谢母校能给我这样一次机会。 参 考 文 献 、 沈德金 、 陈粤初等 . MCS-51单片机接口电路与应用程序实例 .北京航空航天大学出版社 .1990.4 、 超声波探 头 原理及应用 . 机械工业出版社 . 1995.6 、 付晓光单片机原理与实用技术北方交通大学出版社 2004.10 16 、石宗义电路原理图与电路板设计教程北京北京希望电子出版社 2002.6 附录 A： 元 件 清 单 序号 元 件 名 称 元 件 编 号 型号规格 数 量 备注 超 声 波 K2， K3 UCM40T， UCM40R 2 电 阻 R1 R8 10K 8 R9 R15 100 7 17 R16 200 1 R17， R21， R22 1K 3 R18 680 1 R19,R20 100K 2 R23 20K 1 R24 10K 1 电 容 C1， C2 33P 2 C3 10u 1 C4 1000u 1 C5， C6 0.1 u 2 C7 100 u 1 C8， C9， C10 47 u 3 三 极 管 Q1， Q2 9013 2 按 键 S1 S17 SW-PB 17 单 片 机 U1 MCS-51 1 六相输入输出非门 U2 74F04 1 显示驱动 U3 74LS541 1 集成稳压块 U4 78L05 1 数 码 管 DS1 DS3 REDCA 3 晶体振荡器 Y1 24M 1 继 电 器 K1 RELAY-SPDT 1 二 极 管 D1 D5 1N4001 5 附录 B 电 路 原 理 图 18 附录 C 电 路 印 刷 板 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:19-May-2006SheetofFile:F:EDA1111.ddbDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1 8051AHD12D23D34D45D56D67D78D89Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712Q811E11E219U3 74LS541R10100R11100R12100R13100R14100R15100R9 100abfcgdeVCC1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9DS2REDCAabfcgdeVCC1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9DS3REDCAabfcgdeVCC1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9DS1REDCAS1 SW-PBS2 SW-PBS3 SW-PBS4 SW-PBS9 SW-PBS5 SW-PBS6 SW-PBS7 SW-PBS8 SW-PBS12SW-PBS11SW-PBS10SW-PBS13SW-PBS14SW-PBS15SW-PBS16SW-PBY1 24MC1 33PC2 33PQ1 9013Q2 9013K1RELAY-SPDTVCCR171K+C3 10uR16200S17SW-PBVCC12U2A74F041110U2E74F041312U2F74F0434U2B74F0456U2C74F0498U2D74F04R19100KR20100KR211K R221KR2320KR2410KVCC1234J1 CON4C41000uF132VVGNDINOUTU4 78L05C7 100uFVCCD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6R1R2R3R4R5R6R7D7D7R810Kx8VCCC947uFC8 47uFR18680D1 1N4001D31N4001D51N4001D4 1N4001D2 1N4001D1D2D3D4D5D6D7D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7123J4 CON3C5 0.1uFC6 0.1uF11221122C1047uF 19 20 单片机液位测量程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H ;定义 70H-7DH为缓冲寄存区 ;/主程序 / START: CLR ST; 关水泵 MOV SP,#40H MOV SETUP1,#00H; 预设高水位为 450MM MOV SETUP2,#05H MOV SETUP3,#04H MOV SETUP1_1,#00H; 预设高水位为 450MM MOV SETUP1_2,#00H MOV SETUP1_3,#05H MOV SETDW1,#00H; 预设低水位为 50MM MOV SETDW2,#05H MOV SETDW3,#00H MOV FLAG,#00H MOV COUNT2,#00H MOV TMOD,#01H; 设置定时模式及时间 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV R7,#00H ;控制定时时间 MOV R5,#00H MOV DPTR,#0BFFFH MOV P2,#0FH MOV A,#00H BEGIN:MOVX DPTR,A;初始化显示 0-9,延时时间根据需要调整 LCALL DL1S LCALL DL1S LCALL DL1S LCALL DL1S ADD A,#01H MOVX DPTR,A LCALL DL1S LCALL DL1S LCALL DL1S 21 LCALL